斜面滑轮动能实验全.docx
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斜面滑轮动能实验全.docx
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斜面滑轮动能实验全
斜面滑轮组动能实验专题
一.解答题(共6小题)
1.某同学在“测滑轮组机械效率”的实验中,用图所示的装置匀速提起重物,并做了如下实验记录:
实验次数
物理量
1
2
3
4
钩码重G/N
2
4
6
4
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
0.4
1.4
2.3
1.8
绳端移动距离s/m
0.3
0.5
0.3
0.3
机械效率η
167%
57%
87%
74%
(1)如果你对该同学的实验记录进行有关分析,就会发现他的实验1结果是违背物理规律的,其表现在于:
_________
(2)图甲是弹簧测力计的放大图.结合图甲你会发现导致实验1结果违背物理规律的原因.其原因是 _________
(3)纠正错误后,可计算实验1的滑轮组的机械效率为 _________
(4)从表中数据可分析出实验2是用 _________ 图做的实验,实验3是用 _________ 图做的实验
(5)通过实验2和实验4的数据分析可得出结论:
使用不同的滑轮组提升相同的重物时.动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率越 _________
(6)比较实验3和实验4可得结论:
使用同一滑轮组, _________ 可以提高滑轮组的机械效率.
2.某同学在做“测滑轮组机械效率”的实验中.用如图1中甲所示的装置匀速提起重物,并做了如下实验记录:
钩码重G(N)
钩码上升高度(m)
测力计拉力F(N)
测力计移动距离s(m)
2
0.1
0.4
0.3
(1)在实验操作中应竖直向上 _________ 拉动弹簧测力计.
(2)根据上表可算出,W有= _________ 焦,W总= _________ 焦.
对以上两个计算结果进行比较,其不合理之处是 _________ ;
(3)结合图1中的乙你会发现导致实验结果不合理的原因是:
_________ .
(4)小红用如图2所示的滑轮组分别做了三次实验,第一次使用塑料滑轮,第二次使用铝制滑轮,第三次使用铁制滑轮,实验数据记录如下表:
实验
次数
物重
G/N
物体上升的距离h/cm
弹簧测力计的读数F/N
弹簧测力计上升的距离s/cm
机械
效率η
1
3
10
1.6
30
62.5%
2
3
10
2
30
50%
3
3
10
2.5
30
_________
①在表中的空格处填上第三次实验的机械效率.
②从实验数据分析可知:
提升同一物体,动滑轮越重,滑轮组的机械效率 _________ .
3.在探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度的关系”实验中,所用的实验器材有:
支架,带有滑轮的长木板(滑轮与木板之间的距离是可调的),带挂钩的木块,弹簧测力计,棉布,毛巾,刻度尺,细线.实验装置如图所示.
(1)用带有滑轮的长木板做实验有什么好处?
答:
_________ .(只答出一条即可)
(2)测拉力时,要在木块 _________ 时读数.
实验次数
斜面倾斜程度
接触面
木块重G/N
斜面高度h/m
拉力F/N
斜面长s/m
机械效率η
1
最陡
木板与木板
5.0
0.20
4.5
0.30
74.1%
2
较陡
木板与木板
5.0
0.20
3.8
0.40
65.8%
3
较缓
木板与木板
5.0
0.20
3.4
0.50
58.9%
4
较缓
木板与棉布
5.0
0.20
4.0
0.50
5
较缓
木板与毛巾
5.0
0.20
4.8
0.50
41.7%
(3)测得的实验数据如表.
①第4次实验测得的机械效率η4= _________ .
②第3、4、5三次实验,是探究斜面的机械效率与 _________ 的关系.
③根据第1、2、3三次实验的信息,可得出的结论是:
_________ .
4.如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关?
”的实验示意图.
①该实验要探究的是物体动能的大小与物体 _________ 的关系.
②该实验物体的动能是指物体 _________ (选填“A”或“B”).
③该实验物体动能的大小是通过 _________ 来反映的.
④该实验物体的速度是指物体A从斜面上静止滚下与物体B碰撞时 _________ (选填“碰前A”、“碰后A”、“碰前B”或“碰后B”)的速度,它是通过 _________ (选填“高度”或“质量”)来改变的.
⑤实验中多次让物体从斜面同一高度上静止滚下时,应改变 _________ (选填“物体A”或“物体B”)的质量,这是为了研究物体动能与物体质量的关系.
⑥在实验中采用了 _________ 的科学研究方法.
5.如图是探究“物体的动能与何因素有关”的实验,图中三个小球先后从同一装置的斜面上滚下,已知三个小球质量关系为:
mA=mB<mC,从高处下落的高度关系为:
hA=hC>hB,被推动的小木块移动的距离如图中所示.
(1)此实验是通过观察小木块 _________ ,从而比较三个小球滚到水平面时的动能的大小;从图中可看出三个小球刚到达水平面时, _________ 球的动能最大.
(2)要探究小球动能与质量关系时,我们应选择 _________ 和 _________ 两个装置来进行比较;要探究小球动能与速度关系时,我们应选择 _________ 和 _________ 两个装置来进行比较.(选填“甲”“乙”“丙”)
6.李明猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关,于是设计如图甲、乙所示的实验,探究动能的大小与哪些因素有关.
Ⅰ.如甲图所示,让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止.
Ⅱ.如图乙图所示,让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止.
(1)乙图让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是:
两球到达水平面时,具有相同的 _________ .
(2)选用甲图探究的是动能与 _________ 的关系,理由是两球 _________ 相等,得出的结论是:
_________ ,动能越大.
(3)选用乙图探究的是动能与 _________ 的关系,得出的结论是:
_________ ,动能越大.
(4)物理研究方法有很多,如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法、转换法等.本实验运用了两种:
一是 _________ 法;二是转换法.
参考答案与试题解析
一.解答题(共6小题)
1.某同学在“测滑轮组机械效率”的实验中,用图所示的装置匀速提起重物,并做了如下实验记录:
实验次数
物理量
1
2
3
4
钩码重G/N
2
4
6
4
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
0.4
1.4
2.3
1.8
绳端移动距离s/m
0.3
0.5
0.3
0.3
机械效率η
167%
57%
87%
74%
(1)如果你对该同学的实验记录进行有关分析,就会发现他的实验1结果是违背物理规律的,其表现在于:
有用功比总功大(或“机械效率大于1”“机械效率等于167%”)
(2)图甲是弹簧测力计的放大图.结合图甲你会发现导致实验1结果违背物理规律的原因.其原因是 弹簧测力计读数错误,应为0.8N
(3)纠正错误后,可计算实验1的滑轮组的机械效率为 83%
(4)从表中数据可分析出实验2是用 乙 图做的实验,实验3是用 甲 图做的实验
(5)通过实验2和实验4的数据分析可得出结论:
使用不同的滑轮组提升相同的重物时.动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率越 低
(6)比较实验3和实验4可得结论:
使用同一滑轮组, 增加物体重量 可以提高滑轮组的机械效率.
考点:
滑轮(组)机械效率的测量实验.1140149
专题:
实验题.
分析:
(1)机械效率是有用功占总功的比值,是永远小于1的;
(2)仔细观察图中弹簧测力计的分度值,便可找出答案;
(3)根据公式η=
可计算出机械效率的大小;
(4)根据观察h与s之间的关系,可判断实验2、3所使用的滑轮组是哪一个;
(5)动滑轮的重是产生额外功的主要原因之一,因此,比较两图中动滑轮的个数,结合表中的数据可做出判断;
(6)实验3、4中提升的物重不同,其他条件相同,比较机械效率的大小,可得出二者的关系.
解答:
解:
(1)实验1中机械效率为167%,这显然是违背物理规律的,正确情况下机械效率应该是小于1的;
(2)图甲中弹簧测力计的分度值为0.2N,其示数为0.8N;
(3)η=
=
=
=83%;
(4)通过比较实验2、3中h和s的关系可知,它们承担物重的绳子段数分别为5段和3段,故实验2是用乙图做的实验,实验3是用甲图做的实验;
(5)实验2和实验4中,前者的动滑轮个数为2个,后者为1个,因为提起动滑轮所做的功为额外功,所以在其他条件相同时,动滑轮越多会使机械效率越低;
(6)实验3和实验4中,使用的是同一滑轮组,提升的物重不同,机械效率也不同,由此可得:
使用同一滑轮组,增加物体的重量,可有效提高滑轮组的机械效率.
故答案为:
(1)有用功比总功大(或“机械效率大于1”“机械效率等于167%”);
(2)弹簧测力计读数错误,应为0.8N;(3)83%;(4)乙,甲;(5)低;(6)增加物体重量.
点评:
理解机械效率的含义,并能用测量的相关数据求出滑轮组的机械效率是本实验的基本要求,同时,也通过实验让我们进一步明确了在具体实践中如何提高滑轮组的机械效率.
2.某同学在做“测滑轮组机械效率”的实验中.用如图1中甲所示的装置匀速提起重物,并做了如下实验记录:
钩码重G(N)
钩码上升高度(m)
测力计拉力F(N)
测力计移动距离s(m)
2
0.1
0.4
0.3
(1)在实验操作中应竖直向上 匀速 拉动弹簧测力计.
(2)根据上表可算出,W有= 0.2 焦,W总= 0.12 焦.
对以上两个计算结果进行比较,其不合理之处是 有用功大于总功(或机械效率大于100%) ;
(3)结合图1中的乙你会发现导致实验结果不合理的原因是:
弹簧测力计的示数读错了 .
(4)小红用如图2所示的滑轮组分别做了三次实验,第一次使用塑料滑轮,第二次使用铝制滑轮,第三次使用铁制滑轮,实验数据记录如下表:
实验
次数
物重
G/N
物体上升的距离h/cm
弹簧测力计的读数F/N
弹簧测力计上升的距离s/cm
机械
效率η
1
3
10
1.6
30
62.5%
2
3
10
2
30
50%
3
3
10
2.5
30
40%
①在表中的空格处填上第三次实验的机械效率.
②从实验数据分析可知:
提升同一物体,动滑轮越重,滑轮组的机械效率 越低 .
考点:
滑轮(组)机械效率的测量实验;二力平衡条件的应用;弹簧测力计的使用与读数;机械效率的大小比较;滑轮(组)的机械效率.1140149
专题:
计算题;实验题;测量型实验综合题.
分析:
(1)实验过程中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计,弹簧测力计示数不变,便于读数;
(2)根据W=Gh求出有用功,根据W=Fs求出总功,然后两个计算结果进行比较,找出不合理之处;
(3)认真读图可以看出,弹簧测力计的分度值应为0.2N,而不是0.1N,这便是造成读数错误的原因;
(4)①根据η=
=
求出在表中的空格处填上第三次实验的机械效率;
②提升同一个物体,动滑轮越重,额外功在总功中的比值越大,机械效率越低.
解答:
解:
(1)探究滑轮组机械效率时,要竖直向上匀速拉动弹簧测力计,拉力不变,弹簧测力计示数不变,方便读数;
(2)根据上表可算出,W有=Gh=2N×0.1m=0.2J,W总=Fs=0.4N×0.3m=0.12J,有用功大于总功(或机械效率大于100%),实验结果不合理;
(3)弹簧测力计每一个大格代表1N,每一个小格代表0.2N,示数为0.8N.弹簧测力计的读数错误;
(4)①在表中的空格处填上第三次实验的机械效率:
η=
=
=
=40%;
②滑轮组的机械效率η′=
=
=
,同一物体,重力不变,动滑轮越重,机械效率越低.
故答案为:
(1)匀速;0.2;0.12;有用功大于总功(或机械效率大于100%);
(2)弹簧测力计的示数读错了;
(3)40%;
(4)越低.
点评:
本题考查了二力平衡条件的应用和功、机械效率的计算,明确总功和有用功、额外功的关系以及知道影响滑轮组机械效率的因素是解题的关键.
3.在探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度的关系”实验中,所用的实验器材有:
支架,带有滑轮的长木板(滑轮与木板之间的距离是可调的),带挂钩的木块,弹簧测力计,棉布,毛巾,刻度尺,细线.实验装置如图所示.
(1)用带有滑轮的长木板做实验有什么好处?
答:
拉物体时,能使木块所受拉力的方向与木板的方向平行 .(只答出一条即可)
(2)测拉力时,要在木块 匀速运动 时读数.
实验次数
斜面倾斜程度
接触面
木块重G/N
斜面高度h/m
拉力F/N
斜面长s/m
机械效率η
1
最陡
木板与木板
5.0
0.20
4.5
0.30
74.1%
2
较陡
木板与木板
5.0
0.20
3.8
0.40
65.8%
3
较缓
木板与木板
5.0
0.20
3.4
0.50
58.9%
4
较缓
木板与棉布
5.0
0.20
4.0
0.50
5
较缓
木板与毛巾
5.0
0.20
4.8
0.50
41.7%
(3)测得的实验数据如表.
①第4次实验测得的机械效率η4= 50% .
②第3、4、5三次实验,是探究斜面的机械效率与 斜面粗糙程度 的关系.
③根据第1、2、3三次实验的信息,可得出的结论是:
斜面粗糙程度一定时,斜面的倾斜程度越大,机械效率越高 .
考点:
斜面机械效率的测量实验.1140149
专题:
实验探究题;控制变量法.
分析:
用弹簧测力计测拉力时,要其做匀速直线运动,这样的示数才准确,因此,滑轮也为这一实验要求发挥了作用;
计算机械效率时要明确各量的关系,代入公式进行计算;
分析实验数据时,要明确变量与不变量是什么,再分析变量间的数量关系.
解答:
解:
(1)利用滑轮改变了一下绳子的方向,使木块所受拉力的方向与木板的方向始终平行,使示数更加准确稳定,读数时也更方便;
(2)只有木块做匀速运动时,它的示数才更准确;
(3)①第4次实验的机械效率η=
=
=50%;
②比较第3、4、5三次实验可以看出,这是在斜面倾斜程度不变的情况下进行的研究,因此,研究的是机械效率与斜面粗糙程度的关系;
③比较第1、2、3三次实验可以看出,这是在斜面粗糙程度不变的情况下进行的研究,因此,可得出的结论是:
斜面粗糙程度一定时,斜面的倾斜程度越大,机械效率越高.
故答案为:
(1)拉物体时,能使木块所受拉力的方向与木板的方向平行;
(2)匀速运动;
(3)①50%;②斜面粗糙程度;③斜面粗糙程度一定时,斜面的倾斜程度越大,机械效率越高.
点评:
在探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度的关系”实验中,要明确每次探究的目的,根据控制变量法的要求,控制其中一个量不变,再探究斜面机械效率与另一个变量的关系.当然,为了使弹簧测力计的读数更加准确稳定,采取一定的措施还是很必要的.
4.如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关?
”的实验示意图.
①该实验要探究的是物体动能的大小与物体 速度和质量 的关系.
②该实验物体的动能是指物体 A (选填“A”或“B”).
③该实验物体动能的大小是通过 B被撞的距离大小 来反映的.
④该实验物体的速度是指物体A从斜面上静止滚下与物体B碰撞时 碰前A (选填“碰前A”、“碰后A”、“碰前B”或“碰后B”)的速度,它是通过 高度 (选填“高度”或“质量”)来改变的.
⑤实验中多次让物体从斜面同一高度上静止滚下时,应改变 物体A (选填“物体A”或“物体B”)的质量,这是为了研究物体动能与物体质量的关系.
⑥在实验中采用了 控制变量、转换法 的科学研究方法.
考点:
探究影响物体动能大小的因素.1140149
专题:
实验探究题;控制变量法;转换法.
分析:
(1)动能的决定因素有两个:
质量和速度,要利用控制变量法去研究.研究与速度关系时要保证质量相同,速度不同.研究与质量关系时,要保证速度相同,质量不同.
(2)小球速度的大小是通过改变小球在斜面上的高度实现的,小球动能的大小是通过物体B被推动移动的距离体现的.
解答:
解:
①动能的大小与物体的质量和速度都有关系,因此探究“物体动能的大小与什么因素有关?
”的实验中,要探究的是物体动能的大小与物体质量和速度的关系;
②该实验研究的主体是小球A,研究的是小球A动能的大小与速度和质量的关系;
③该实验中小球动能的大小是通过B被撞距离的远近体现的,B被撞的越远,说明小球的动能越大,被撞的越近,说明小球的动能越小,这里采用了转换法的思想;
④该实验物体的速度是指物体A从斜面上静止滚下与物体B碰撞时碰撞前A的速度,这个速度的大小是通过控制小球A在斜面上的高度改变的;
⑤为了研究物体动能与物体质量的关系,实验中多次让不同质量的物体从斜面同一高度上静止滚下时,控制了小球的速度相同,应改变物体A的质量.
⑥在实验中采用了控制变量法和转换法两种科学研究方法.
故答案为:
(1)速度和质量;
(2)A;(3)B被撞的距离大小;(4)碰前A;高度;(5)物体A;(6)控制变量法和转化法.
点评:
两种物理学方法的使用:
①由木块在水平面上移动的距离远近来体现球的动能多少,是一种转换法;
②动能的大小与质量和速度有关,实验时用控制变量法分别探究.
5.如图是探究“物体的动能与何因素有关”的实验,图中三个小球先后从同一装置的斜面上滚下,已知三个小球质量关系为:
mA=mB<mC,从高处下落的高度关系为:
hA=hC>hB,被推动的小木块移动的距离如图中所示.
(1)此实验是通过观察小木块 移动的距离 ,从而比较三个小球滚到水平面时的动能的大小;从图中可看出三个小球刚到达水平面时, C 球的动能最大.
(2)要探究小球动能与质量关系时,我们应选择 甲 和 丙 两个装置来进行比较;要探究小球动能与速度关系时,我们应选择 甲 和 乙 两个装置来进行比较.(选填“甲”“乙”“丙”)
考点:
探究影响物体动能大小的因素.1140149
专题:
实验探究题;控制变量法.
分析:
(1)动能的大小无法直接进行测量,因此可采用转换法,通过观察小木块被推出的距离来进行比较,图中C小球推动木板移动的距离最远,说明其动能最大;
(2)影响动能大小的因素有物体的质量与速度,因此,在探究和分析结论时,一定要注意控制变量法的运用,并据此得出可靠的结论.
解答:
解:
(1)此实验中是通过观察小木块移动的距离来比较三个小球动能大小的;丙图中小球移动的距离最远,所以C球的动能最大;
(2)要探究小球动能与质量的关系,需要控制小球到达水平面时的速度相同,即不同质量的小球从同一高度滚下,图甲、丙符合题意;
要探究小球动能与速度的关系,需要控制小球质量相同,图甲、乙符合题意.
故答案为:
(1)移动的距离;C;
(2)甲;丙;甲;乙.
点评:
解决此类问题,关键要理解两种方法在实验中的应用,即控制变量法和转换法,明确影响动能大小的两个因素,这是我们必须熟知的基本知识.
6.李明猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关,于是设计如图甲、乙所示的实验,探究动能的大小与哪些因素有关.
Ⅰ.如甲图所示,让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止.
Ⅱ.如图乙图所示,让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止.
(1)乙图让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是:
两球到达水平面时,具有相同的 速度 .
(2)选用甲图探究的是动能与 速度 的关系,理由是两球 质量 相等,得出的结论是:
质量一定时,速度越大 ,动能越大.
(3)选用乙图探究的是动能与 质量 的关系,得出的结论是:
速度一定时,质量越大 ,动能越大.
(4)物理研究方法有很多,如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法、转换法等.本实验运用了两种:
一是 控制变量法 法;二是转换法.
考点:
探究影响物体动能大小的因素.1140149
专题:
实验题.
分析:
实验过程要采用控制变量法,当研究动能大小与质量的关系时,要让小球沿斜面的同一高度下落,这样保证下落速度相同;当研究动能大小与速度的关系时,应选择同一小球,这样可以保证小球的质量相同.
解答:
解:
(1)为了探究物体的动能与质量的关系,应该让不同质量的小球沿斜面同一高度静止滚下撞击水平板上的纸盒,这样它们到达斜面底端的速度相等;
(2)让同一小球沿斜面的不同高度静止滚下撞击水平板上的纸盒,这是控制了质量相同,目的是探究物体的动能与速度的关系,能得出的结论是:
当质量一定时,速度越大动能越大;
(3)选用图乙探究的是动能与质量的关系,得出的结论是:
当速度一定时,质量越大,动能越大;
(4)因物体的动能与质量和速度有关,所以当研究与其中一个因素关系时,应采取控制变量法;
实验中通过观察纸盒被撞击后运动的距离的大小来间接判断物体动能的大小,这种研究问题的方法是转换法;
答案:
(1)速度;
(2)速度;质量;质量一定时,速度越大;
(3)质量;速度一定时,质量越大;
(4)控制变量法.
点评:
本题考查了学生根据实验现象得出实验结论的能力,解决本题的关键是利用好控制变量法和转换法.
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- 斜面 滑轮 动能 实验